Đồ án Nghiên cứu phần mềm labVIEW va Card PCI - 1710 trong đo lường và điều khiển

ững sự thay đổi ảnh hưởng tới tất cả các sự gọi VI con, không chỉ dòng tức thời. Hình 2.31 Biểu tượng của VI 4) Việc tạo một biểu tượng Mọi VI hiển thị một biểu tượng như hình bên trong góc phải phía trên của các cửa sổ giao diện và sơ đồ khối. Một biểu tượng là một sự trình bày đồ thị của một VI. Nó có thể chứa đựng văn bản, ảnh, hay một sự kết hợp của cả hai. Nếu bạn sử dụng một VI như một VI con, biểu tượng đồng nhất VI con trên sơ đồ khối của VI. Biểu tượng mặc định chứa đựng một số mà chỉ báo bao nhiêu VI mới bạn đã mở được từ việc giới thiệu LabVIEW. Tạo ra các biểu tượng tuỳ thích để thay thế biểu tượng mặc định bằng việc kích phải vào biểu tượng trên góc phải của giao diện hoặc sơ đồ khối và lựa chọn Edit Icon từ menu tắt hoặc bằng cách kích kép lên biểu tượng trên góc phải giao diện. Bạn cũng có thể kéo một đồ thị từ bất cứ chỗ nào trong hệ thống file của bạn và kéo nó trên góc phải của giao diện hay sơ đồ khối. LabVIEW chuyển đồ thị thành một biểu tượng điểm 32x32. Tham khảo Web site National Instruments ở trang ni.com/info và nhập mã thông tin expnr7 cho đồ thị tiêu chuẩn để sử dụng một biểu tượng VI. 5) Việc xây dựng ô vuông đầu nối Để sử dụng một VI như một VI con, bạn cần xây dựng một ô vuông đầu nối, như hình 2.32 dưới đây: Hình 2.32 Ô vuông đầu nối Ô vuông đầu nối là một tập hợp các thiết bị đầu cuối mà tương ứng tới các điều khiển và các dụng cụ chỉ thị của VI đó, tương tự như danh sách tham số của một hàm chức năng gọi trong ngôn ngữ lập trình văn bản cơ sở. Ô vuông đầu nối xác định các đầu vào ra bạn có thể nối tới VI, vì thế bạn có thể sử dụng nó như một VI con. Một ô vuông đầu nối nhận được dữ liệu tại đầu vào các thiết bị đầu cuối của nó và chuyển dữ liệu tới mã sơ đồ khối thông qua giao diện điều khiển và nhận các kết quả tại đầu ra của các thiết bị của nó từ các dụng cụ chỉ thị trên giao diện. Xác định những kết nối bởi việc gán một điều khiển hoặc dụng cụ chỉ thị tới các thiết bị ô vuông kết nối. Để xác định một ô vuông đầu nối, kích phải lên biểu tượng trên góc phải của giao diện và lựa chọn Show Connector từ menu tắt để hiển thị ô vuông kết nối. Ô vuông đầu nối xuất hiện thay cho biểu tượng. Khi quan sát ô vuông kết nối lúc đầu bạn nhìn thấy một mẫu đầu nối. Bạn có thể lựa chọn một mẫu khác bằng việc kích phải ô vuông đầu nối và lựa chọn Patterns từ menu tắt. Mỗi hình chữ nhật trên ô vuông đầu nối đại diện cho một thiết bị đầu cuối. Sử dụng các hình chữ nhật để gán các đầu vào, ra. Mẫu ô vuông đầu nối mặc định là 4x2x2x4. Nếu bạn đoán trước được sự thay đổi từ VI mà sẽ đòi hỏi một đầu vào hoặc đầu ra mới, giữ mẫu ô vuông đầu nối mặc định để cho thêm các thiết bị đầu cuối không gán. Bạn có thể gán tới 28 thiết bị đầu cuối tới một ô vuông đầu nối. Nếu giao diện của bạn chứa đựng nhiều hơn 28 điều khiển và dụng cụ chỉ thị mà bạn muốn sử dụng theo chương trình, nhóm chúng lại vào một cụm và gán cụm đó tới một thiết bị đầu cuối trên ô vuông đầu nối. Lựa chọn một mẫu đầu cuối khác cho một VI bằng việc kích phải lên ô vuông đầu nối và lựa chọn Patterns từ menu tắt. Ví dụ, bạn có thể lựa chọn một mẫu ô vuông đầu nối với các thiết bị đầu cuối bổ sung. Bạn có thể bỏ đi các thiết bị đầu cuối không được liên kết cho đến khi bạn cần chúng. Tính linh hoạt này cho phép bạn làm những thay đổi với hiệu ứng nhỏ nhất trên trật tự (sự phân cấp) của các VI. 6) Việc tạo các VI con từ các thành phần của một VI Chuyển một thành phần của một VI vào trong một VI con bằng cách sử dụng công cụ Positioning để lựa chọn thành phần của sơ đồ khối bạn muốn sử dụng lại và lựa chọn Edit>>Create SubVI . Một biểu tượng cho VI con mới thay thế phần được lựa chọn của sơ đồ khối. LabVIEW tạo ra các điều khiển và các dụng cụ chỉ thị cho VI con mới, tự động định dạng ô vuông đầu nối dựa trên số lượng của các thiết bị điều khiển và dụng cụ chỉ thị bạn đã lựa chọn, và nối dây VI con tới những dây hiện hữu. Việc tạo một VI con từ một thành phần là tiện lợi nhưng còn đòi hỏi việc quy hoạch cẩn thận để tạo ra một trật tự logic của các VI. Xem xét những đối tượng nào chứa trong thành phần và tránh sự thay đổi chức năng của VI tổng. 7) Việc thiết kế các giao diện VI con Đặt các dụng cụ chỉ thị và các điều khiển trên giao diện chúng xuất hiện trong ô vuông đầu nối. Đặt các điều khiển vào bên trái của giao diện và dụng cụ chỉ thị ở bên phải. Đặt các cụm error in vào góc trái dưới của giao diện và các cụm error out vào góc phải. 8) Sự quan sát trật tự của các VI cửa sổ VI Hierarchy hiển thị một biểu diễn bằng đồ thị của tất cả các đối tượng và các đích LabVIEW mở, tốt như trật tự gọi cho tất cả các VI trong bộ nhớ, bao gồm những định nghĩa kiểu và các biến toàn cục(chung). Lựa chọn View>>VI Hierarchy để hiển thị cửa sổ VI Hierarchy. Sử dụng cửa sổ này để quan sát các VI con và các nút khác mà bổ sung các VI trong bộ nhớ và để tìm kiếm trật tự VI. Cửa sổ VI Hierarchy hiển thị một biểu tượng tầng trên để đại diện cho phần chủ yếu thể hiện ứng dụng LabVIEW, ở dưới nó xuất hiện mọi VI mở cái mà không là thành phần của một dự án hoặc không là thành phần của ứng dụng thể hiện cho một dự án. Nếu bạn thêm một đối tượng, cửa sổ VI Hierarchy cũng hiển thị biểu tượng tầng trên khác để đại diện cho dự án. Mỗi thành phần bạn thêm vào xuất hiện bên dưới dự án. Khi bạn di chuyển con trỏ qua các đối tượng trong cửa sổ VI Hierarchy, LabVIEW hiển thị tên của mỗi VI trong một mảnh mẹo nhỏ. Bạn có thể sử dụng công cụ Positioning để kéo một VI từ vửa sổ VI Hierarchy tới sơ đồ khối để sử dụng VI như một VI con trong VI khác. Bạn cũng có thể lựa chọn và copy một nút hoặc vài nút tới bảng ghi tạm và dán chúng trên các sơ đồ khối khác. Kích đúp một VI trên cửa sổ VI Hierarchy để hiển thị giao diện của VI đó. Một VI mà chứa đựng các VI con có một nút mũi tên trên viền đáy của nó. Kích vào nút mũi tên này để biểu diễn hoặc dấu các VI con. Một nút mũi tên màu đỏ xuất hiện khi mọi VI con được che dấu. Một mũi tên màu đen xuất hiện khi mọi VI con đã được hiển thị. 9) Các VI đa hình Các VI đa hình chấp nhận các kiểu dữ liệu khác cho một đầu vào hoặc đầu ra đơn. Một VI đa hình là một tập hợp của các VI với các mẫu ô vuông kết nối giống nhau. Mỗi VI trong tập hợp là một thể hiện của VI đa hình. Ví dụ, Read Key VI là đa hình. Đầu cuối default vulue của nó chấp nhận dữ liệu kiểu Bool; chính xác kép, số dấu phảy động; 32 bit số nguyên có dấu; đường dẫn; chuỗi; hoặc 32 bit dữ liệu số nguyên không dấu. Đa số các VI đa hình, các kiểu dữ kiệu bạn nối dây tới các đầu vào của VI đa hình xác định mẫu để sử dụng. Nếu VI đa hình không chứa đựng một mẫu thích hợp với kiểu dữ liệu, một dây đứt xuất hiện. Nếu các kiểu dữ liệu bạn nối tới các đầu vào VI đa hình không xác định mẫu sử dụng, bạn phải lựa chọn mẫu bằng tay. Nếu bạn lựa chọn bằng tay một mẫu cho một VI đa hình, VI không làm việc lâu dài như một VI đa hình bởi vì nó chỉ chấp nhận và quay lại các kiểu dữ liệu của mẫu bạn chọn. Để chọn mẫu bằng tay, kích phải lên VI đa hình, chọn Select Type từ menu tắt, và chọn mẫu để sử dụng. Bạn cũng có thể sử dụng công cụ Operating để kích lên máy chọn VI đa hình, như hình dưới, và chọn một mẫu từ menu tắt. Kích phải lên VI đa hình trên sơ đồ khối và chọn Visible Items>>Polymorphic VI Selector từ menu tắt để hiển thị máy chọn. Để thay đổi VI đa hình tới chấp nhận mọi kiểu dữ liệu được xử lý lần nữa, kích phải VI đa hình và chọn Select Type>>Automatic từ menu tắt hoặc sử dụng công cụ Operating để kích lên máy chọn VI đa hình và chọn Automatic từ menu tắt. Xây dựng các VI đa hình khi bạn thực hiện giống như thao tác trên các kiểu dữ liệu khác. *) Lưu ý: Bạn có thể xây dựng và soạn thảo chỉ các VI đa hình trong LabVIEW Professional Development System. Ví dụ, nếu bạn muốn thực hiện giống như thao tác toán học trên một dạng sóng, bạn có thể tạo ra 3 sóng tách rời của các VI là: Compute Number, Compute Array, và Compute Waveform. Khi bạn cần thực hiện thao tác, bạn đặt một trong các VI đó trên sơ đồ khối, phụ thuộc vào kiểu dữ liệu bạn sử dụng như một đầu vào. Thay vì việc dùng tay đặt một phiên bản của VI vào sơ đồ khối, bạn có thể tạo ra và sử dụng một VI đa hình đơn lẻ. 10) Lưu các VI Chọn File>>Save để lưu một VI. Khi bạn lưu một VI, bạn cần phải sử dụng một cái tên để mô tả để bạn có thể nhận ra một cách dễ dàng sau đó. Bạn cũng có thể lưu các VI cho một phiên bản trước đây của LabVIEW làm cho LabVIEW trở nên tiện lợi và để trợ giúp bạn gìn giữ các VI trong 2 phiên bản của LabVIEW khi cần thiết. 11) Việc đặt tên các VI Khi bạn lưu các VI, sử dụng những cái tên mô tả. Những tên miêu tả, chẳng hạn như Temperature Monitor.vi và Serial Write & Read.vi, để nhận ra một VI dễ dàng và biết được bạn sử dụng nó như thế nào. Nếu bạn sử dụng những cái tên không rõ ràng, chẳng hạn như VI#1.vi bạn phải tìm nó, khó khăn để nhận ra các VI, đặc biệt nếu bạn đã lưu vài VI với nhau. Xem xét xem liệu những người dùng sẽ chạy các VI của bạn trên nền khác. Tránh việc sử dụng các ký tự mà một số hệ điều hành dành riêng cho những mục đích đặc biệt, như \ : / ? * và #. *) Lưu ý: Nếu bạn có vài VI có tên giống nhau đã lưu vào trong máy tính của bạn, tổ chức cẩn thận các VI trong những thư mục khác nhau hoặc các LLB (LabVIEW file that contains a collection of related VIs for a specific use – file LabVIEW mà chứa đựng một tập hợp các VI liên quan cho một sử dụng đặc biệt) để tránh sự tham chiếu LabVIEW lệch hướng VI con khi đang chạy VI lớp trên. 12) Việc lưu giữ một phiên bản trước Bạn có thể lưu các VI cho một phiên bản trước của LabVIEW để tiện lợi cho việc nâng cấp LabVIEW và để hỗ trợ bạn gìn giữ các VI trong 2 phiên bản của LabVIEW khi cần thiết. Chọn File>>Save For Previous Version để lưu phiên bản trước của LabVIEW. Khi bạn lưu một VI vào một phiên bản trước, LabVIEW không chuyển đúng VI đó như mọi VI trong trật tự của nó, loại trừ các file trong thư mục labview\vi.lib Thường thì một VI sử dụng chức năng không sẵn có trong phiên bản trước của LabVIEW. Trong những trường hợp như vậy, LabVIEW lưu lại như nhiều VI như nó có thể và đưa ra một thông báo là không thể chuyển đổi nó được. Thông báo xuất hiện ngay lập tức trong hộp thoại Warning. Kích nút OK để ghi nhận các cảnh báo đó và đóng hộp thoại. Kích nút Save to File để lưu các cảnh báo tới một file văn bản để quan sát lại sau đó. 13) Tuỳ biến các VI Bạn có thể định dạng các VI và các VI con để làm phù hợp với ứng dụng của bạn cần. Ví dụ, nếu bạn dự định sử dụng một VI như một VI con, yêu cầu người sử dụng đầu vào, định dạng VI vì vậy mà giao diện của nó xuất hiện mỗi lần bạn gọi nó. Chọn File>>VI Properties để định dạng sự xuất hiện và hoạt động của một VI. Sử dụng menu kéo xuống Category tại đỉnh của hộp thoại VI Properties để lựa chọn từ vài phạm trù tuỳ chọn khác nhau. Hộp thoại VI Properties bao gồm các phạm trù tuỳ chọn sau đây: - General: sử dụng trang này để xác định đường dẫn hiện thời mà một VI đã lưu, số duyệt lại của nó, lịch sử duyệt lại, và bất kỳ sự thay đổi nào làm ra từ khi VI đã được lưu trước đó. - Documention: sử dụng trang này để thêm một sự mô tả của VI và liên kết tới một chủ đề file trợ giúp. - Security: sử dụng trang này để khoá hoặc đặt mật khẩu một VI. - Window Appearance: sử dụng tang này để tuỳ biến sự xuất hiện cửa sổ của các VI, chẳng hạn như cửa sổ tiêu đề và kiểu. - Window Size: sử dụng trang này để thiết đặt kích thước của cửa sổ. - Execution: sử dụng trang này để định dạng một VI chạy như thế nào. Ví dụ, bạn có thể định dạng một VI để chạy ngay lập tức khi nó được mở hoặc tạm dừng khi nó được gọi như một VI con. - Editor Options: sử dụng trang này để đặt kích thước của lưới sắp thành hàng cho VI hiện thời và để thay đổi kiểu của điều khiển và dụng cụ chỉ thị LabVIEW tạo ra khi bạn kích phải một thiết bị đầu cuối và chọn Create>>Control hoặc Create>>Indicator từ menu tắt. Chương 3 LabVIEW TRONG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN 3.1. LabVIEW trong đo lường và điều khiển tự động 3.1.1. Nền tảng kiểm tra và đo lường tự động Trong gần 30 năm qua. National Instruments đã không ngừng đổi mới phương pháp kiểm tra và đo lường cho các kỹ sư. Với PC và các công nghệ thương mại, thiết bị đo ảo làm tăng năng suất và giảm chi phí cho các ứng dụng kiểm tra và đo lường tự động qua phần mềm dễ tích hợp LabVIEW và phần cứng đo lường và điều khiển modul cho PXI, PCI, USB và Enthernet. LabVIEW là một ngôn ngữ lập trình đồ hoạ khá mạnh trong các lĩnh vực kiểm tra, đo lường và điều khiển. Kể từ khi ra đời năm 1986, các kỹ sư và nhà khoa học trên toàn thế giới đã tin cậy vào NI LabVIEW nhờ chất lượng ngày càng cao, hiệu quả sản xuất lớn hơn. Ngôn ngữ lưu đồ đồ họa của LabVIEW hấp dẫn các kỹ sư và nhà khoa học trên thế giới như một phương pháp trực giác hơn trong việc tự động hoá các hệ thống đo lường và điều khiển. Ngôn ngữ lưu đồ kết hợp với I/O gắn liền và điều khiển giao diện người sử dụng tương tác cùng đèn chỉ báo làm cho LabVIEW trở thành một sự lựa chọn lý tưởng cho các kỹ sư và nhà khoa học. Hình 3.1 Môi trường phát triển LabVIEW Nền tảng phát triển đồ họa LabVIEW cho thiết kế, điều khiển và đo lường.LabVIEWW ra đời từ những năm 1986 và các phiên bản gần đây nhất là: Tháng 4/2000: LabVIEW 6.0 Đo lường thông minh kết nối. Tháng 1/2002: LabVIEW 6.1 Có khả năng hoạt động mạng netword, phân tích. Tháng 5/2003: LabVIEW 7.0 Express VIs, I/O Assistants, FPGA/PDA targets. Nhân dịp kỷ niệm 20 năm ra mắt ấn phẩm thiết kế hệ thống đồ hoạ LabVIEW cho môi trường hệ thống điều khiển, kiểm nghiệm và nhúng, National Instruments cho ra đời LabVIEW 8.2. Hình 3.2 Minh hoạ LabVIEW 8.2 Gần đây nhất National Instruments vừa tung ra phiên bản mới nhất của nền tảng thiết kế hệ thống đồ hoạ cho ứng dụng phát triển hệ thống kiểm tra, điều khiển và nhúng – LabVIEW 8.5. 3.1.2. Đo lường, phân tích, điều khiển và thị giác hoá chỉ với một phần mềm Môi trường LabVIEW mở tương thích với mọi phần cứng đo với các trợ giúp tương tác, tạo mã nguồn và khả năng kết nối tới hàng nghìn thiết bị giúp tập hợp dữ liệu dễ dàng. Vì LabVIEW cung cấp tính kết nối tới hầu hết mọi thiết bị đo, nên bạn có thể dễ dàng kết hợp những ứng dụng của LabVIEW vào các hệ thống hiện tại. Bất chấp mọi yêu cầu của phần cứng, LabVIEW cung cấp một giao diện để kết nối tới I/O một cách dễ dàng. Bạn có thể đo mọi tín hiệu với LabVIEW như: Nhiệt độ, sức căng, độ dung, âm thanh, điện áp, dòng, tần số, ánh sáng, điện trở, xung, thời gian (giai đoạn), tín hiệu số..vv Với tính năng phân tích mạnh mẽ, dễ sử dụng là điều không thể thiếu cho ứng dụng phần mềm của bạn. LabVIEW có hơn 500 chức năng lập sẵn để trích xuất thông tin hữu ích từ dữ liệu thu nhận được, phân tích các phép đo và xử lý tín hiệu. Các chức năng phân tích tần số, phát tín hiệu, toán học, chỉnh lý đường cong, phép nội suy cho phép bạn nhận được số liệu thống kê quan trọng từ dữ liệu của mình. Dù thuật toán cơ bản có phức tạp đến đâu đi nữa thì công cụ phân tích LabVIEW vẫn rất dễ sử dụng. Hơn 15 Express VIs đã làm giảm bớt độ phức tạp của việc phân tích phép đo trong ứng dụng của bạn qua hộp thoại cấu hình tương tác để xem trước kết quả phân tích. LabVIEW Touch Panel Modul mới cùng với những khả năng chia sẻ thông tin với các thiết bị xách tay giúp các kỹ sư tự động hoá bổ sung HMI dựa trên Windows CE vào hệ thống đo lường và điều khiển một cách nhanh chóng. Nhờ biến dùng chung, các kỹ sư có thể dễ dàng hiển thị giá trị từ bộ điều khiển thời gian thực trực tiếp trên các giao diện người dùng quen thuộc thường được sử dụng trong các hệ thống giám sát và điều khiển máy nhúng, đơn giản hoá việc phát triển các hệ thống xách tay cho những ứng dụng giám sát hiện trường. Đối với hệ thống nhiều kênh, modul điều khiển giám sát và ghi dữ liệu LabVIEW 8.2 (LabVIEW 8.2 Datalogging and Supervisory Control Modul) bổ sung các công cụ cấu hình kênh lập trình tới 2.500 kênh. Nâng cao tính năng của truyền thông dựa trên Enthernet cho các hệ thống phân tán lên hai lần đồng thời cung cấp truyền thông mở với phần cứng và phần mềm hiện tại nhờ hỗ trợ Modul và OPC. Xây dựng sau gần 10 năm đầu tư vào công nghệ đa phân luồng (multithreading), LabVIEW 8.5 đơn giản hoá việc phát triển đa lõi (multicore) cũng như ứng dụng dựa trên FPGA với ngôn ngữ lưu đồ song song trực quan. Hình 3.3 Minh họa ứng dụng FPGA trong LabVIEW 8.5 Khi các nhà sản xuất bộ xử lý trông cậy vào kiến trúc đa lõi song song để cải thiện hiệu năng, LabVIEW 8.5 hoạt động trên bộ xử lý mới này có thể cung cấp thông lượng kiểm tra nhanh hơn, phân tích bộ xử lý hiệu quả hơn và các hệ thống thời gian thực đáng tin cậy hơn trên các lõi bộ xử lý chuyên dụng. Các kỹ sư và các nhà khoa học trông cậy vào các bộ xử lý PC, các hệ điều hành và công nghệ bus để kích thích hiệu suất trong các hệ thống đo lường và điều khiển. Với bộ xử lý đa lõi trên PC, các nhà lập trình LabVIEW được tiếp cận một phương pháp đồ hoạ đơn giản hoá, giúp các kỹ sư và các nhà khoa học tối đa hoá hiệu suất của công nghệ đa lõi mà hầu như không cần thay đổi ứng dụng của mình. Các ứng dụng quen thuộc của LabVIEW trong đo lường và điều khiển bao gồm: - Kiểm tra quá trình sản xuất. - Kiểm tra sự hợp thức môi trường. - Kiểm tra thời gian thực đáng tin cậy. - Kiểm tra hiện trường di động. - Kiểm tra RF và truyền thông. - Thu nhận dữ liệu. - Thu nhân hình ảnh. LabVIEW được kết hợp chặt chẽ với phần cứng, thêm vào hàng ngàn kết nối với các thiết bị vào/ra với hàng trăm thiết bị khác nhau. LabVIEW có thể được sử dụng dành cho nhiều thiết bị như: + GPIB, Serial, Ethernet, VXI, PXI Instruments. + Data Acquisition (DAQ). + PCI Extensions for Instruments (PXI). + Image Acquisition (IMAQ). + Motion Control. + Real – Time (RT) PXI. + PLC (through OPC Server). Phân tích ở LabVIEW: Đây là hệ thống phân tích đo lường khá mạnh được xây dựng trên một môi trường phát triển LabVIEW. Nó bao gồm khá nhiều các công cụ trợ giúp người dùng để phân tích dữ liệu như: + Hơn 400 mẫu hàm phân tích đo lường trong các biểu thức khác, tối ưu, lọc, toán học, chuỗi số học, thống kê,…vv. + 12 VI Express mới đặc biệt được thiết kế dành cho phân tích đo lường, bao gồm bộ lọc và phân tích quang phổ. + Các VI xử lý tín hiệu dành cho Filtering, Windowing, Transforms, Peak Detection, Harmonic Analysis, Spectrum Analysis,..vv. 3.2. LabVIEW trong đo lường và điều khiển công nghiệp 3.2.1. Nền tảng đo lường và điều khiển công nghiệp Các kỹ sư thường xuyên sử dụng LabVIEW trong những ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khắt khe sử dụng I/O tiên tiến (I/O tương tự tốc độ cao); xử lý tiên tiến cho các ứng dụng như đo, điều khiển độ dung và thị giác máy; truyền thông tới phần cứng công nghiệp, bao gồm các thiết bị OPC và PLC của bên thứ ba cũng như cơ sở dữ liệu doanh nghiệp. Bạn cũng có thể tích hợp các bộ điều khiển tự động hoá khả trình (PAC) của NI được xây dựng với LabVIEW vào các hệ thống hiện đại để bổ sung tính năng đo lường và điều khiển. NI LabVIEW 8.2 nâng cao khả năng đo lường công nghiệp của LabVIEW nhờ những đặc điểm mới được thiết kế cho những giao diện phân tích và điều khiển tiên tiến; quản lý hệ thống phân tán nâng cao và đích (target) mới cho giao diện người máy (HMI). Nhờ giới thiệu công nghệ đơn giản hoá sự phát triển phần cứng của bộ điều khiển và cung cấp các đích hiển thị mới, các kỹ sư và nhà chế tạo máy có thể sử dụng chỉ một công cụ phần mềm để thiết kế và triển khai các hệ thống công nghiệp. Phiên bản LabVIEW 8.5 mới ra mắt của National Instruments cũng được bổ sung thêm rất nhiều các tính năng mới tiên tiến. Đặc biệt có thể hỗ trợ mạnh mẽ cho các kỹ sư chế tạo máy và phân mảng ngành cơ điện tử đang trên đà phát triển. 3.2.2. Triển khai LabVIEW trong đo lường và điều khiển công nghiệp Hai phiên bản gần đây nhất của National Instruments là LabVIEW8.2 và LabVIEW 8.5 đã không ngừng hoàn thiện và cải tiến các tính năng để phù hợp trong môi trường đo lường và điều khiển công nghiệp. a) Thuật toán điều khiển nâng cao của phiên bản LabVIEW 8.2. Nhờ LabVIEW, các kỹ sư có thể phát triển các hệ thống điều khiển, từ hệ thống PID đơn giản tới các hệ thống điều khiển tự động tiên tiến. Nhờ đó, họ có thể chọn nựa phần cứng hợp lý và hệ phương pháp điều khiển mà không cần phải thay đổi các phương pháp phát triển phần mềm. Trong phiên bản LabVIEW 8.2 này, NI đã tăng tốc độ thực hiện của vòng điều khiển PID lên 14 lần và tốc độ thực hiện của module mô phỏng LabVIEW (LabVIEW Simulation Module) cho thuật toán điều khiển tiên tiến lên 9 lần. Nhờ đó, các kỹ sư có thể phát triển và thực hiện các mẫu điều khiển phức tạp với hơn 1000 nút (node). Module FPGA LabVIEW 8.2 bổ sung những chức năng giám sát máy mới trong việc lắp đặt các bộ lọc, cảnh báo và các phép đo, vì vậy các kỹ sư có thể xây dựng các hệ thống bảo vệ máy dựa trên FPGA. Trong trường hợp các kỹ sư đó đã thiết kế thuật toán bằng phần mềm khác, họ vẫn có thể tích hợp các mẫu mà họ đã phát triển trong môi trường MathWorks, Inc Simulink vào LabVIEW để thử mẫu điều khiển thời gian thực và kiểm tra phần cứng trong vòng lặp (HIL) nhờ Simulation Interface Toolkit 3.0 dành cho LabVIEW 8.20. Và với External Model Interface (giao diện mẫu ngoài) trong LabVIEW 8.20, các kỹ sư có thể sử dụng các giá trị từ các mẫu của bên thứ ba trong LabVIEW Simulation Module. Công cụ thử mẫu điều khiển và triển khai nhanh chóng: LabVIEW FPGA Wizard tự động tạo FPGA I/O và các mã thời gian để nhúng kết logic điều khiển trực tiếp vào phần cứng FPGA. Nhờ đó, các kỹ sư có một phương pháp đơn giản để khai thác công nghệ FPGA mới nhất, có nghĩa là họ có thể tập trung hơn vào logic hệ thống điều khiển. Các kỹ sư có thể lắp đặt các bộ điều khiển dựa trên FPGA với LabVIEW 8.2 trên các bảng mạch có chân cắm trong một PC để bàn chuẩn hay trong các nền tảng phần cứng CompactRIO, PXI của NI. Đây là lần đầu tiên, các kỹ sư có thể sử dụng LabVIEW để tiến hành các thuật toán điều khiển tiên tiến và nhằm trực tiếp tới các thiết kế bảng mạch quen thuộc dựa trên các bộ vi xử lý 32 bit sử dụng module phát triển nhúng LabVIEW. b) Phiên bản LabVIEW 8.5 với công nghệ đa lõi FPGA của National Instruments. - Xử lý đa lõi đem lại lợi ích gì cho các nhà chế tạo máy? Mấy năm vừa qua, các nhà cung cấp chíp bao gồm Intel và AMD đã sử dụng đến kiến trúc bộ xử lý đa lõi để khắc phục những thách thức về sự tiêu tán nhiệt và tiêu thụ điện vốn có khi tăng tốc độ đồng hồ. Kiến trúc song song của bộ xử lý đa lõi đem đến cơ hội được sử dụng các hệ thống đa lõi nhúng tiên tiến trên thị trường cho các nhà chế tạo máy, giúp họ đạt được tốc độ vòng lặp nhanh hơn và xử lý được nhiều tín hiệu hơn. - LabVIEW 8.5 có tác động như thế nào đối với các nhà chế tạo máy? LabVIEW 8.5 và LabVIEW Real – Time Module (module thời gian thực) cung cấp khả năng đa xử lý đối xứng (SMP) hỗ trợ các hệ thống thời gian thực nhúng. Các nhà thiết kế phải cân nhắc xem liệu phần mềm của họ có thể tận dụng được những ưu điểm của SMP và bộ xử lý đa lõi để đạt được hiệu năng lớn hơn mà vẫn duy trì được khả năng thực thi tất yếu trong các hệ thống thời gian thực hay không. Trong chế độ tất định, thời gian thực, bạn có thể sử dụng: module thời gian thực LabVIEW để thực hiện nhiều ứng dụng đa dạng trên một hệ điều hành thời gian thực, như PXI, Compact FieldPoint, CompacRIO, Compact Vision System và Windows PC. Để tạo ra phần cứng cho các hệ thống tất định, bạn có thể sử dụng: Module FPGA LabVIEW. Ngoài ra, Module ghi dữ liệu (datalogging) và điều khiển giám sát LabVIEW tích hợp các thiết bị ghi dữ liệu (logging), cảnh báo và OPC cho các hệ thống công nghiệp đếm nhiều kênh (high-channel-count). 3.3. Đặc tính kết nối mở 3.3.1. NI LabVIEW – Kết nối mở từ A tới Z Từ điều khiển Ampe kế tới kiểm tra thiết bị ZigBee, phần mềm National Instruments LabVIEW (viết tắt là NI LabVIEW) truyền tải thông điệp kết nối mở tới nhiều loại thiết bị, giao thức và cổng giao tiếp trong các ứng dụng đo lường và kiểm tra nhằm đẩy nhanh tốc độ tích hợp hệ thống kiểm tra và rút ngắn hơn nữa thời gian đưa sản phẩm ra thị trường. Hình 3.4 Minh họa LabVIEW Hầu như mọi thiết bị đo lường kiểm tra đều kết nối tới hơn một loại thiết bị và cổng giao tiếp, do vậy NI LabVIEW cung cấp một thư viện toàn diện tích hợp các thư mục hỗ trợ kết nối mở và tích hợp các hệ thống từ A tới Z. Các thiết bị phục vụ cho việc kết nối từ A tới Z bao gồm: Ampmeter – Ampe kế; Bluetooth; CAN; DeviceNet; Ethernet/LAN; Frame grabbers – Xử lý ảnh; GPIB (IEEE 488) – Giao thức kết nối I/O; Hall-effect sensors – cảm biến hiệu ứng Hall; IEX themisto; JTAG; K-type Thermocouples – Nhiệt ngẫu loại K; Logic analyzers – bộ phân tích logic; Motion stages – Giai đoạn chuyển động; Pulse generators – Bộ phát xung; Radio frequency (RF)….vv. Thư viện built-in I/O, phân tích và liên lạc trong LabVIEW cung cấp phương thức kết nối quen thuộc tới hầu như mọi loại thiết bị, cảm biến, bus hoặc giao diện phần mềm giúp loại bỏ tình trạng tích hợp “áng chừng” các thiết bị và ứng dụng đo lường kiểm tra của bạn. Tuy nhiên kết nối mở chỉ cung cấp khả năng kết nối tới một thiết bị hay cổng giao tiếp. Điều này đôi khi không bắt kịp với tốc độ tích hợp hệ thống khi phát triển một giải pháp đo lư